小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與安裝及MULTISIM軟件仿真

1、摘 要小功率調(diào)幅發(fā)射機常用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在中短波廣播通信的領(lǐng)域里更是得到了廣泛應(yīng)用。原因是調(diào)幅發(fā)射機實現(xiàn)調(diào)幅簡便，調(diào)制所占的頻帶窄，并且與之對應(yīng)的調(diào)幅接收設(shè)備簡單，所以調(diào)幅發(fā)射機廣泛地應(yīng)用于廣播發(fā)射。本課設(shè)結(jié)合Multisim軟件來對小功率調(diào)幅發(fā)射機電路的設(shè)計與調(diào)試方法進行研究。Multisim軟件能實現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證、和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。使用Multisim等計算機軟件對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢，這類軟件的問世也極大地提高了設(shè)計人員在機械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與效率。本課題的設(shè)計目的是要求掌握最基本的小

2、功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與安裝對各級電路進行詳細地探討，并利用Multisim軟件仿真設(shè)計了一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。目 錄摘 要- 2 -第一章 設(shè)計目的、任務(wù)和要求- 1 -1.1設(shè)計目的與任務(wù)：- 1 -1.2設(shè)計內(nèi)容與要求- 1 -第二章 總體方案介紹及工作原理說明- 2 -2.1小功率調(diào)幅發(fā)射機的系統(tǒng)設(shè)計- 2 -2.2工作原理及說明- 2 -第三章 各部分的具體設(shè)計及分析- 3 -3.1主振級- 3 -3.2緩沖級- 4 -3.3放大級- 4 -3.4 AM調(diào)制電路- 5 -3.5 音頻放大- 6 -第四章 電路仿真與分析- 7 -4.1參數(shù)選擇- 7 -4.2 仿真結(jié)果,- 9 -4.

3、3 仿真調(diào)試- 12 -參考文獻- 13 -致 謝- 14 -附錄- 15 -第一章 設(shè)計目的、任務(wù)和要求1.1設(shè)計目的與任務(wù)：學(xué)生通過理論設(shè)計和實物制作解決相應(yīng)的實際問題，鞏固和運用在通信電子線路中所學(xué)的理論知識和實驗技能，掌握通信電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法，提高設(shè)計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設(shè)計、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計內(nèi)容與要求1.2.1 設(shè)計內(nèi)容1.小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計一個小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)。要求為 6MHz 的中心頻率，頻穩(wěn)度 ，輸出調(diào)幅波功率 P0max 200mW，調(diào)制系數(shù) 50 %，包絡(luò)不失真。1.2.2 設(shè)計要求1、選擇提供課題，也可以自擬課題；2、打

4、印通信電子線路課程設(shè)計說明書一份，給出課題的設(shè)計和制作、調(diào)試過程；3、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，畫出設(shè)計電路圖，畫出印制電路板圖；4、設(shè)計時間：一周；5、制作PCB板；6、人員分組：一人一組一實物，選擇同一課題的電路不能相同。第二章 總體方案介紹及工作原理說明2.1小功率調(diào)幅發(fā)射機的系統(tǒng)設(shè)計調(diào)幅發(fā)射機主要包括三個組成部分:高頻部分、音頻部分和電源部分。此圖省去了電源這一部分。發(fā)射機的主要作用是完成有用的低頻信號對高頻信號的調(diào)制，將其變?yōu)樵谀骋粋€中心頻率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射出去的電磁波。調(diào)幅發(fā)射機通常由主振級、緩沖級、倍頻級、中間放大級、振幅調(diào)制、音頻放大和輸出網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)設(shè)計要求，載波頻

5、率f=10MHz ，主振級采用西勒振蕩電路，輸出的載波的頻率可以直接滿足要求，不需要倍頻器。系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示：圖2-1 小功率調(diào)幅發(fā)射機的系統(tǒng)設(shè)計框圖2.2工作原理及說明圖2-1中，各組成部分的的作用如下：振蕩級：產(chǎn)生頻率為6MHz的載波信號。緩沖級：將晶體振蕩級與調(diào)制級隔離，減小調(diào)制級對晶體振蕩級的影響。音頻放大級：將話筒信號電壓放大到調(diào)制級所需的調(diào)制電壓。功放以及調(diào)幅級：增大載波輸出功率，將話音信號調(diào)制到載波上，產(chǎn)生已調(diào)波。輸出網(wǎng)絡(luò)級：對前級送來的信號進行功率放大，通過天線將已調(diào)高頻載波電流以電磁波的形式發(fā)射到空間。第三章 各部分的具體設(shè)計及分析3.1主振級主振級是調(diào)幅發(fā)射機的核心

6、部件，主要用來產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、幅度較大、波形失真小的高頻正弦波信號作為載波信號。高頻電子線路所討論的工作頻率是幾百千赫到幾百兆赫，而課程設(shè)計所設(shè)計的最高頻率受到實驗條件的限制，一般選在30兆赫以下。主振器就是高頻振蕩器，根據(jù)載波頻率的高低，頻率穩(wěn)定度來確定電路型式。該電路通常采用晶體管LC正弦波振蕩器。常用的正弦波振蕩器包括電容三點式振蕩器即克拉潑振蕩器、西勒振蕩器。本級是用來產(chǎn)生6MHz左右的高頻振蕩載波信號，由于整個發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度由主振級決定，因此要求主振級有較高的頻率穩(wěn)定度，同時也要有一定的振蕩功率，其輸出波形失真較小。為此，這里我采用西勒振蕩電路，可以滿足要求，電路圖如圖3-1所

7、示。如圖西勒振蕩器電路所示R1R2R3提供偏置電壓使三極管工作在放大區(qū)。 圖3-1 主振級3.2緩沖級為了減少后級對主振級振蕩電路振蕩頻率的影響，采用緩沖級。主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時會出現(xiàn)緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況，可通過增大緩沖級的射極電阻R8來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C6，即減小主振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)，同時負(fù)載R9也會對緩沖的輸出波形也有很大影響。電路圖如圖3-2所示。 圖3-2 緩沖級3.3放大級無線通信中信號傳輸?shù)木嚯x決定于發(fā)射機的功率，因此發(fā)射機的功率要求盡可能的大，整體效率要盡可能地高，主要決定于末級功放的效率，故放大級一般采用丙類或丁類放大器。故電路圖如圖

8、3-3所示。圖3-3 放大級3.4 AM調(diào)制電路 AM調(diào)制電路是為了實現(xiàn)調(diào)幅，輸出網(wǎng)路功放級工作在丙類工作狀態(tài)，故輸出波形不可避免產(chǎn)生了失真，為了濾除諧波，輸出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有濾波性能。調(diào)幅是使高頻載波信號的振幅隨調(diào)制信號的瞬時變化而變化。也就是說，通過用調(diào)制信號來改變高頻信號的幅度大小，使得調(diào)制信號的信息包含入高頻信號之中，通過天線把高頻信號發(fā)射出去。調(diào)幅器可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅：大功率廣播和通信多采用高電平調(diào)平，這種調(diào)幅機輸出功率大、效率高；載波電話機和各種電子儀器多采用低電平調(diào)幅，它們對輸出功率和效率要求不高，可以選用調(diào)幅特性較好的電路中。常見的調(diào)幅方法主要有乘法器調(diào)幅、開關(guān)型調(diào)幅電路、晶

9、體管調(diào)幅電路，其中晶體管調(diào)幅又分為基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅。本課程設(shè)計采用二極管平衡電路進行調(diào)幅，二極管平衡電路也是最簡單的調(diào)制電路并且本設(shè)計對輸出功率要求不高。音頻信號和載波信號分別通過變壓器T1、T3輸入到調(diào)制電路，然后經(jīng)二極管進行調(diào)制，最后經(jīng)LC諧振回路輸出調(diào)制結(jié)果。電路圖如圖3-4所示。 圖3-4 AM調(diào)制電路3.5 音頻放大本課程設(shè)計中，音頻信號用如圖3-5所示的電壓源代替，采用3354BM運算放大器進行功率放大。 圖3-5 音頻放大電路第四章 電路仿真與分析4.1參數(shù)選擇4.1.1 振蕩級的計算已知條件：Vcc=12V，fo=6MHz，選擇的晶體管型號是3DG12B（仿真是實選與其相近

10、的D42C12），其放大倍數(shù)=50，ICQ=3mA，VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依據(jù)電路計算：R3= (VCEQ- VEQ)/ ICQ=(12-6-0.2×12)V/3×mA=1.2K, R4=VEQ/ICQ=0.2×12V/3×mA=800.IBQ=ICQ/=3mA/50=0.06 mA, R1=VBQ/10IBQ=(VEQ+0.7)V/10×0.06×mA=5.1K,R2=VCC-VBQ/10IBQ=(12-3.1)V/0.6×mA=15K,因為 4.1且 4.2C5為旁路電容，取C5=33 nF ,又不能太小

11、，Rp變大，振幅增大，波形受限，會增加輸出波形的高次諧波，太大，又不能完全補償振蕩電路損耗，而停振，故取=2。C1=300 pF ,C2=620 pF。故有 = 4.3取L1=8H, C2=50 pF ，則可變電容應(yīng)取20-360 pF 。4.1.2 緩沖級的計算主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時會出現(xiàn)緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況，可通過增大緩沖級的射極電阻R8來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C6，即減小主振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)，同時負(fù)載R9也會對緩沖的輸出波形也有很大影響。由于射級輸出器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低，電壓放大倍數(shù)近似等于1，晶體管的靜態(tài)工作點應(yīng)位于交流負(fù)載線的中點，取VCE

12、Q =VCC/2, ICQ =(3-10mA)，則取VCEQ =6V, ICQ =4mA, 選晶體管D42C12，=60所以有R7+R8=VCEQ/ICQ=6V/5×mA=1.5K，取R7=1K 電阻，R8=1K 電位器。R5=VBQ/10IBQ=(VEQ+0.7)V/10×0.06×mA=10K,R6=VCC-VBQ/10IBQ=(12-3.1)V/0.6×mA=7.9K，取R6=R5=10K4.1.3 放大級電路的計算已知條件：=12V，fo=6MHz，輸出調(diào)幅波功率0.2W，=，=0.089W選晶體管3DG12（仿真是選用MJW16012），,，為

13、了獲得較高的輸出效率，選丙類功率放大器在載波點于臨界狀態(tài)，=，可知：諧振回路最佳負(fù)載電阻為：=743 , 得集電極基波電流振幅為：=15.48mA，得集電極電流脈沖最大值及其支流分量為：=38.696mA, =0.2138.696=8.126mA，得電源供給的直流功率為：= =0.008126=97.5mW，得集電極耗散功率為：=-=0.828-0.714=8mW，設(shè)放大級增益=13dB（20倍），輸入功率為：=4.45mW,得放大級的輸入阻抗=25得本級輸入電壓的振幅 計算諧振回路及耦合回路的參數(shù)，輸出變壓器線圈匝數(shù)比為：（設(shè)負(fù)載），取=2， =5.若取集電極并聯(lián)諧振回路的電容C=60pF，

14、得回路電感為： L=12H， 取=0.01F，=47H，=0.01F, =0.01F, =0.01F, =2.2HC=+=60pF,取=30 pF，= 30-360pF。4.1.4 AM調(diào)制電路的計算濾波回路的計算有 4.4故 LC= 所以取C1=30-360pF，L1=10-30H.4.1.5 音頻級電路的計算本級電路計算參照謝自美. 電子線路設(shè)計·實驗·測試(第三版)第5.7節(jié)設(shè)計舉例。4.2 仿真結(jié)果,仿真圖如圖4-1所示 圖4-1仿真圖如圖4-2所示圖4-2仿真圖如圖4-3所示圖4-3仿真圖如圖4-4所示圖4-4仿真圖如圖4-5所示圖4-54.3 仿真調(diào)試從主振級出

15、發(fā)，一步一步進行調(diào)試，知道每一部基本符合要求的情況下再進行下一步級聯(lián)，調(diào)試的后最終沒有得到調(diào)幅波，可能是由于音頻信號干擾太，并且在仿真軟件中所用的元件與計算所要求的不滿足，只是接近，變壓器匝數(shù)也不可變。整機調(diào)試故障分析：主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況。產(chǎn)生的主要原因是緩沖級的輸入阻抗不夠大，使主振級負(fù)載加重。這可通過增大緩沖級的射極電阻R8來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C6，即減小主振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)。本機振蕩級、緩沖級、話語放大級以及調(diào)制級聯(lián)調(diào)時，往往會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因可能是經(jīng)射級跟隨器輸出的本振電壓V0偏小或者是話音放大級輸出的調(diào)制電壓V

16、過大。調(diào)整話音放大級增益，以滿足調(diào)幅度ma=50%的技術(shù)指標(biāo)要求。要耐心的調(diào)試，參考文獻1 曹才開. 高頻電子線路原理與實踐. 湖南：中南大學(xué)出版社，20102 康光華. 電子技術(shù)基礎(chǔ)·模擬部分(第五版). 北京：高等教育出版社，20063 謝自美. 電子線路設(shè)計·實驗·測試(第三版). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000致 謝 整個設(shè)計通過了軟件和理論上的驗證。我想這對于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助。在這次設(shè)計中遇到了很多實際性的問題，在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正

17、以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程當(dāng)中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。高頻電路課程設(shè)計是一個具有挑戰(zhàn)性的功課，光選題我就花費了很多時間，學(xué)習(xí)使用multisim這個新軟件，接下來查資料，計算，設(shè)計，分析，和同學(xué)討論，在電腦上用軟件仿真，這倆個星期，緊張而又充實。這次課程設(shè)計是對我所學(xué)知識的全面檢驗。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對實際的設(shè)計是一個值得我們思考的問題，又如何把我們學(xué)的書本內(nèi)容運用到實際中呢？我想做本次課程設(shè)計就給我們提供了良好的實踐平臺。在本次課程設(shè)計中我感觸很深的就是要查閱很多指導(dǎo)書籍。在此次設(shè)計中，我學(xué)會了自上而下的系統(tǒng)設(shè)計思想

18、，掌握了綜合應(yīng)用所學(xué)理論的能力，而且對我的毅力是個考驗，我是連續(xù)將近一周做下來的。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。此次課程設(shè)計將對我今后的進步產(chǎn)生積極影響。 最后，要特別感謝老師的指導(dǎo)，和做同一課題的同學(xué)提供的交流意見。附錄整體電路經(jīng)典婚慶主持詞炮竹聲聲賀新婚,歡聲笑語迎嘉賓.尊敬各位來賓,各位領(lǐng)導(dǎo),各位親朋好友,先生們,女士們,活潑可愛的小朋友們,大家好!     好歌好語好季節(jié),好人好夢好姻緣.來賓們今天是公元*年*月*日(農(nóng)歷六月初八)是良辰吉日,在這大吉大利吉祥喜慶的日子里,我們懷著十二分的真誠的

19、祝福相聚在*酒樓一樓婚宴大廳共同慶賀*先生與*小姐新婚典禮.(首先我們給予掌聲的恭喜)大家都知道結(jié)婚是人生中的一件大事,而婚禮更是人生中最幸福神圣的時刻,尤其婚禮上浪漫溫馨高雅別致的婚禮儀式以及親朋好友的良好祝愿會給新人一生永遠帶來最美好的回憶.各位親朋好友,我是本次婚禮慶典的主持人*.今天我十分榮幸地接受新郎新娘的重托,步入這神圣而莊重的婚禮殿堂為新郎*,新娘*的婚禮擔(dān)任司儀之職.讓我們在這里共同見證一對新人人生中最幸福神圣美好的一刻！真是:百鳥朝鳳鳳求凰,龍鳳呈祥喜洋洋.讓我們用掌聲祝賀他們祝福新人鳳凰展翅迎朝暉,恩愛鴛鴦比翼飛.攜手同步知心人,共創(chuàng)宏圖獻真情.郎才女貌天作美,洞房花燭喜成

20、雙.在神圣的婚禮進行曲中一對新人手挽手,肩并肩緩緩步入婚禮大廳.臉上充滿了無比幸福的笑容讓我們用掌聲與鮮花給予一對新人最誠摯的祝福.婚姻是人生大事,結(jié)婚典禮對青年男女來說是一生中最重要的時刻.你也笑,我也笑,親朋好友齊來到.天也新,地也新,眾星捧月迎新人.新郎新娘臺上站,甜蜜感覺涌心間.風(fēng)風(fēng)雨雨牽手過,今天喜結(jié)美姻緣.親朋好友齊相聚,歡歡喜喜來賀喜. * * * 天仙配,幸福的生活比蜜甜.在這個激動人心的美好時刻,作為婚慶司儀,首先請允許我代表新郎新娘以及新郎新娘的雙方家長,對今天百忙當(dāng)中來參加婚禮的各位來賓,各位親朋好友的光臨表示最誠摯的謝意和熱烈的歡迎(謝謝大家)!歡迎你們!婚禮對每一個新

21、婚的人而言,都是神圣,浪漫,唯美和經(jīng)典的,隨著神圣的婚禮進行曲奏響,英俊的新郎和美麗的新娘在掌聲與祝福聲中,緩緩的步上紅地毯,那是萬眾矚目的一瞬,那是夢寐以求的一瞬,那是凝結(jié)愛的萬語千言的一瞬,那是最激動人心的一瞬,一同迷醉在塵世間最美妙的氣氛里.愛情是古老而年輕的話題,也是不朽的人生主題.許多人已經(jīng)擁有,更多人正在追求,今天這兩位新人從有過初戀時"月上柳梢頭,人約黃昏后"的熱烈心跳,到也有熱戀中"冷落清秋傷別離的難舍難分",經(jīng)歷了"似水柔情,如夢佳期,的苦苦期盼,品嘗過"相知不渝,永結(jié)金蘭的浪漫溫馨,終于迎來這攜手共赴紅地毯的幸福時刻.啊!美麗的新娘,這一刻,整個世界因你而多姿多采,英俊蕭灑的新郎,這一刻,整個宇宙而為你祝福,祝福你們在這鮮花綻開的時候,祝福你們在這神圣莊重的幸福時刻